Projekti / Programi
Ekotoksiologija, toksikološka genomika in karcinogeneza
01. januar 2015
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T270 |
Tehnološke vede |
Okoljska tehnologija, nadzor onesnaženja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
DS1: Alge, Cvetenje cianobakterij, Ekološko stanje, Ekotehnologija, Fikocianin, Fitoplankton, Stres;
DS2: Genotoksičnost, Kompleksne mešanice, Okoljska onesnažila;
DS3: Aptameri, Gliomi, Eksosomi, Krožeče tumorske celice, Mezenhimske matične celice, Rakave matične celice, Biomarker
Raziskovalci (22)
Organizacije (1)
Povzetek
EKOTOKSIKOLOGIJA, TOKSIKOGENOMIKA IN KARCINOGENEZA: CELIČNI IN MOLEKULSKI MEHANIZMI
V razvitem svetu je rak vzrok eni od štirih primerov smrti. Pojavnost različnih vrst raka hitro narašča, čemur je med drugim krivo vse večje onesnaženje okolja. Glede na globalne klimatske spremembe v vodnih ekosistemih, ki so vedno bolj obremenjeni z naravnimi in sintetičnimi strupi, bomo te vplive v Programu ekstrapolirali na pojav bolezni okolja in človeka preko vrste možnih molekulskih interakcij med organizmi in celicami.
Program pokriva dva znanstvena vidika – prvi je opazovalni in analizira indikatorje globalnih sprememb, kot je npr. zmanjšanje biodiverzitete ob cvetenju škodljivih cianobakterij v eutrofičnih površinskih vodah, ki zaradi hitre dinamike globalnih sprememb zahteva ponovno definiranje principov bioindikacij, danes temelječih na standardnih specifičnih bioloških elementih. V ocenjevanju ekološkega stanja in v uporabi okoljevarstvenih strategij postaja prostorsko časovna komponenta vedno bolj pomembna. Naše poslanstvo je, da glede na svoja opazovanja odkrivamo nove koncepte analiz o stanju voda in priporočamo nove načine monitoringa z morfološkimi in bioinformatskimi pristopi. Na drugi strani pa inovativne bioindikatorje in relevantne eko-tehnologije, kot je računalniško vodena sonda za odkrivanje ekološkega stanja voda, v sodelovanju z gospodarskimi organizacijami vpeljujemo v nacionalni monitoring in mednarodne analize.
Zgodnje opozarjanje na nevarne učinke naravnih in umetnih strupov na višje organizme, vključujoč človeka, kar izvira iz naših mehanističnih študij, predstavlja drug vidik Programa, ki je preventiva in možno ukrepanje oz. tretiranje bolezni okolja in človeka. To se nanaša na študije učinka snovi antropogenega izvora na modelne organizme in človeka, kot so ostanki zdravil, ki se sproščajo v (vodno) okolje, razširjena uporaba nanotehnoloških proizvodov ter dodatkov hrane, z novimi pristopi sistemske biologije in uporabo novih živalskih modelov - rib cebric. Tehnologija priprave hrane je vedno bolj nadzorovana in zahteva relevantne raziskave in nove biotehnologije, npr pridelavo produktov alg, ki jih predlagamo v tem Programu.
Vse opisano lahko vodi k boljši preventivi bolezni, še posebej raka. Tu bomo nadaljevali s študijem glioma in karcinomov. Analizirali bomo manj znane vplive okoljskih dejavnikov, n.pr. sodobnih komunikacijskih tehnologij, na njihov nastanek, napredovanje in odpornost na zdravljenje, z vidika spremenljive prisotnosti rakavih matičnih celic. Obetamo odkritje in ne-invazivno analizo sledenja novim biomarkerjem teh celic ter njihovim produktom z bioinformatskimi pristopi in uporabo nove tehnologije aptamer v biopsijah. Študije tumorskega mikrookolja nadgrajujemo z in vitro celičnimi modeli za testiranje zdravil v sodelovanju s farmacevtsko industrijo in uporabo alternativnih živalskih modelov, ter pristopom elektroporacije za optimizacijo vnosa celičnih vektorjev za zdravljenje gliomov, kar je vse uporabno v kliniki.
Pomen za razvoj znanosti
Hitrost globalnih sprememb podnebja postaja boleča realnost, ki vpliva tudi na vodni ekosistem, saj je hitrost prilagajanja posameznih vrst različna. Najbolj učinkovito prilagajanje se izoblikuje skozi selekcijo, zato so organizmi s hitrejšim razmnoževanjem v prednosti, zato pričakujemo upadanje biodiverzitete. S tem je prizadeta samoobnovitvena sposobnost ekosistemov, kar dolgoročno in povratno vpliva na podnebje. Številni pokazatelji kažejo, da bodo globalne spremembe vplivale tudi na večji obseg in strupenost cianobakterijskih cvetenj v evtrofnih površinskih vodnih telesih. Temeljnje raziskave v dinamiki cvetenj, ki se nanašajo na spremembe okoljskih indikatorjev, kakor jih lahko zaznamo z našimi izvirnimi inovativnimi načini merjenja, lahko revolucionarno spremenijo to področje raziskav.
Ta koncept je osnova znanstvene usmeritve Programa, ki velja tudi za antropogeno onesnaževanje. Kreativne znanstvene rešitve in inovativni pristopi so orodje, s katerim lahko prispevamo k preventivi pred učinki znanih in novih onesnaževalcev.
Toksikogenmske raziskave, ki jih predlagamo, bodo zagotovile manjkajoče podatke, doprinesle novo znanje o molekularnih mehanizmih in učinkih posameznih snovi ter kompleksnih mešanic okoljskih onesnažil in bodo omogočile nove protokole za analizo podatkov za napovedi potencialnih dolgodobnih in zakasnjenih učinkov na življenjske oblike pri izpostavljenosti nizkim dozam. Uporaba predlagane kombinacije tradicionalnih toksikoloških testov z najnovejšimi pristopi "omik" in bioinformatiko bodo omogočile identifikacijo molekularnih bioloških kazalcev, ki so povezani z mehanizmi delovanja osnovnih bioloških procesov. Na področju regulativne toksikologije, ki temelji na poskusih in znanosti, je to zelo pomembo, predvsem za razvoj novih strategij in metod za presejanje in ocenjevanje velikega števila kemikalij ter njihovih možnih neželenih škodljivih učinkov. Pridobljeni podatki bodo omogočali določanje prednostnih nalog subjektov in končnih točk za opredelitev tveganja za zdravje ljudi in okolja.
Raziskave karcinogeneze, ki izvirajo iz zgoraj opisanih neravnotežij, smo osredotočili na razumevanje celičnega izvora raka, kjer postajajo naše raziskave dvojne vloge matičnih celic tako rakavih kot normalnih, prisotnih v tumorju, vedno bolj relevantne. Raziskave teh celic in njihovih interakcij bomo usmerili v možnosti odkrivanja novih označevalcev , ki so istočasno lahko tudi tarče zdravljenja- teranostikov, ki so izrednega pomena za obvladovanje rakavih bolezni. Ovrednotili jih bomo v novem alternativnem živalskem modelu na ribah, kar vodi k bolj učinkovitemu prenosu v klinične študije. Posebni znanstveni izziv je poiskati nove principe delovanja normalnih matičnih celic kot terapevtikov in rakavih matičnih celic kot tarče zdravljenja. Tu bomo uporabili novo metodologijo oligonukletodinih aptamer, ki nudijo boljše rešitve kot do sedaj v klinični onkologiji.uporabljena protitelesa.
Pomen za razvoj Slovenije
Predlagan Program obravnava pomembna vprašanja, ki so povezana z družbenimi problemi Slovenije, na primer okolje in zdravje, saj se zaradi vse večjega onesnaženja povečuje pojavnost bolezni, kot so rakava obolenja. Obe vprašanji, tako okolje kot zdravje, sta poudarjeni tudi v EU strategiji za raziskave in inovacije Obzorje 2020. Kot primer naj navedemo, da Slovenija potrebuje vode, ki izkazujejo v skladu z Okvirno vodno direktivo “dobro ekološko stanje”. Mnoge vrste primarnih producentov se uporabljajo kot kazalci kvalitete vode in prav cianobakterije ter alge so ključni elementi za biološko oceno kvalitete površinskih voda. Pogosta cvetenja cianobakterij jasno kažejo moteno dinamiko ekološkega ravnovesja. V toksikologiji kompleksni pristopi sistemske biologije vodijo k oceni tveganja izpostavljenosti za zdravje škodljivim snovem. S predlaganimi raziskavami onesnaženja naravnega in antropogenega izvora, si prizadevamo povečati ozaveščenost splošne in politične javnosti, kar je povezano s predpisi o tveganju za zdravje človeka in okolja, kot rezultat pa načrtujemo začrtati nacionalne smernice in direktive za usklajeno oceno tveganja.
Te so zelo pomembne tudi za preprečevanje raka, kjer bo boljše razumevanje iniciacije raka na celičnem in molekularnem nivoju privedlo do razvoja novih ustreznih bioloških kazalcev. V napovedni medicine in klinični ontologiji bo obilica novih bioloških kazalcev nudila bolj osebnostno zdravljenje bolnikov. Potrjevanje bioloških kazalcev na živalih je ključnega pomena, kjer pa novi trendi stremijo k nadomeščanju dragih poskusov na višjih organizmih z alternativnimi živalskimi modeli. Predlagan razvoj modela na ribah cebricah bo omogočil visoko zmogljivost poskusov po nižji ceni, tako pri toksikološkem in predkliničnem vrednotenju bioloških kazalcev kot novih terapevtskih tarč. To pa ne bo prispevalo samo k izboljšanju splošnega zdravja, temveč tudi k znižanju stroškov “nepotrebnih” terapij, kar bo navsezadnje izboljšalo zdravstveni gospodarski sistem.
V EU kot tudi Sloveniji si kot gospodarski izziv prizadevamo krepiti prehod znanja iz raziskav v proizvodnjo. Program ponuja nove ekotehnologije kot so nova robotizirana plovila za nadzor cvetenja cianobakterij. Prav tako predlagamo nove pristope algnih biotehnoloških proizvodov. V Programu načrtujemo prenos raziskav procesa raka v kliniko, kar je povezano z novimi priložnostmi za biomedicinsko in farmacevtsko industrijo v Sloveniji ter prispeva h gospodarski rasti. Poleg tega že sedaj sodelujemo s Centrom odličnosti COBIC pri razvoju aptamer kot bioloških kazalcev in proizvodov za izbiro celic in majhnih molekul, ki se bodo lahko uporabljale v diagnostične in terapevtske namene. Celični modeli za testiranje in raziskave matičnih celic nudijo številne možnosti za uporabo in sodelovanje z družbami, ki se ukvarjajo z regererativno medicino.
Program vključuje tudi širjenje znanja na študente in usposabljanje raziskovalcev, kar je pomembna naložba za gospodarski razvoj države.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
